KR200430035Y1 - 차량용 오토바이 경보 장치 - Google Patents

차량용 오토바이 경보 장치 Download PDF

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KR200430035Y1 KR2020060020631U KR20060020631U KR200430035Y1 KR 200430035 Y1 KR200430035 Y1 KR 200430035Y1 KR 2020060020631 U KR2020060020631 U KR 2020060020631U KR 20060020631 U KR20060020631 U KR 20060020631U KR 200430035 Y1 KR200430035 Y1 KR 200430035Y1
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Abstract

본 고안은 차량에 장착하여, 상기 차량의 외부에서 발생되는 소음에 오토바이 소음이 있는지를 판독하고, 오토바이 소음이 있다면, 상기 차량의 주변에 오토바이가 있는 것으로 판단하여 이를 사용자에게 알려주는 차량용 오토바이 경보 장치를 제안한다.
상기 차량용 오토바이 경보 장치는 차량의 외부에서 발생되는 소음을 집음하는 소음감지부와, 상기 소음 감지부를 통해 집음된 아날로그 신호의 소음을 샘플링을 통해 디지털 신호로 변환하고, 상기 디지털 신호로 변화된 소음을 FFT를 통해 주파수 영역으로 변환하여, 상기 주파수 영역에서의 분석을 통해 오토바이의 존재여부를 판단하는 제어부 및 상기 오토바이의 존재여부를 사용자에게 알려주는 표시부를 포함한다.
오토바이, 차량, 장애물, 경보, 소음

Description

차량용 오토바이 경보 장치{The Apparatus Warning the Motorcycle For Vehicle}
도 1은 종래 차량의 장애물 경보 장치의 구성도 및 상기 장치의 순서도를 나타낸 것이다.
도 2는 본 고안의 구성도를 나타낸 것이다.
도 3은 본 고안을 차량에 부착시킨 모습을 예시적으로 도시한 것이다.
도 4는 마이크의 지향성을 나타내는 도면이다.
도 5는 아날로그 신호, 상기 아날로그 신호를 샘플링한 디지털 신호 및 상기 디지털 신호를 FFT한 주파수 영역 신호를 각각 나타낸 것이다.
도 6은 80cc 오토바이가 약 20㎞로 주행할 때와 주행하지 않을 때의 도로 소음에 대한 주파수 영역의 그래프이다.
도 7은 스쿠터가 약 40㎞로 주행할 때와 주행하지 않을 때의 도로 소음에 대한 주파수 영역의 그래프이다.
도 8은 800cc 오토바이가 약 20㎞로 주행할 때와 주행하지 않을 때의 도로 소음에 대한 주파수 영역의 그래프이다.
도 9는 본 고안의 순서도를 나타낸 것이다.
*도면 부호 설명*
10 소음감지부
20 제어부
30 표시부
본 고안은 차량에 결합하여, 오토바이를 감지하여 이를 사용자에게 경보하는 장치로서, 더욱 상세하게는 오토바이로 인한 사고를 방지하기 위하여, 상기 오토바이의 엔진 소음을 감지함으로서 주변에 오토바이가 있음을 사용자에게 알리는 장치를 제안한다.
차량에는 사용자가 사이드 미러 및 백미러를 통해 볼 수 없는 사각지대가 존재한다. 만약 사용자가 차량을 사용할 때, 상기 사각지대에 위험한 장애물이 존재한다면, 사용자가 장애물을 감지하지 못함으로서 사고가 발생할 수 있다. 이에 사용자에게 상기 사각지대에 존재하는 장애물에 대해 경고함으로서 사용자가 보다 안전하게 차량을 사용할 수 있도록 돕는 장치가 필요하다.
상기와 같이 차량의 사각지대에 존재하는 장애물을 감지하여 이를 사용자에게 경고하는 장치로는 공개실용신안등록 10-1999-0051145 및 10-2004-0051395등 다수의 선행 고안이 있다. 그러나 차량의 장애물 감지 장치에 대한 상기 선행 고안은 도 1에 도시한 바와 같이, 상기 장애물을 감지하는 센서를 '초음파 센서'로 사용한 다.
초음파란 가청주파수 이상의 주파수로서 일반적으로 20㎑이상의 주파수를 가지는 음파를 말한다. 상기 초음파는 빛에 의한 영향이 적고, 일반 소음에 의한 잡음(noise : 노이즈)이 생성되지 않기 때문에 주로 거리 측정 또는 전방의 물체 유무등을 알기 위해서 사용되었다.
상기 초음파 센서는 초음파를 발신한 후 수신되는 시간을 재어서 거리를 측정하거나 또는 전방의 물체 유무를 판별하기 때문에, 상기 장애물이 어떤 물체인지, 주정차에 위험한 물체인지를 판별하기 어렵다는 단점이 있다. 상기 장애물 감지 장치는 초음파 센서의 특성상 인지할 수 있는 범위 이내에 장애물이 존재하면, 위험요소이든 아니든 상관없이 사용자에게 경보를 울리게 되므로, 오히려 안전한 주행 및 주차에 방해가 될 수도 있다.
차량의 주정차시 및 사용자의 승하차시에는 정지된 물체보다는 움직이는 물체가 더욱 위험한 장애물이 될 것이며, 상기 움직이는 물체로서 갑자기 나타나고 빠르게 움직이는 오토바이를 대표적인 예로 들 수 있다. 상기 오토바이는 좁은 통로에서도 자유자재로 운행이 가능하고 속도가 빠르기 때문에, 차량운전자의 인지범위의 밖에서 안으로 갑자기 나타날 수 있어 사고위험 요소가 된다. 일반 도로에서 차량의 운행 및 주정차를 할 때와 사용자의 승하차시에도 뒤쪽 또는 측면에서 과속으로 운행중인 오토바이가 갑자기 나타나거나, 또는 과도한 끼어들기를 하는 오토바이는 사고 위험성이 높아 차량운전자에게 큰 부담이 된다. 최근에는 퀵서비스, 피자 등의 배달서비스가 발달되고 있어, 도심지역 및 주거지역에도 오토바이의 운 행이 증가하고 있으므로, 오토바이에 의한 사고 위험성 또한 높아지고 있다.
이에 사용자의 승하차시에 뒤에서 갑자기 나타나는 오토바이를 피하기 위하여 차량의 뒤쪽에 장애물감지장치를 장착할 수도 있으나, 종래에 사용되었던 초음파 센서를 사용하는 장애물 감지장치는 오토바이만을 감지하는 것이 아니라 기타 감지하지 않아도 되는 것까지 감지하여, 오토바이 감지장치로서 사용되기는 어려운 단점이 있다. 또한 초음파를 발신하고 수신하는 쪽의 오토바이는 감지할 수 있으나, 그 외의 방향에서는 오토바이를 감지할 수 없으며, 교차로에서 갑자기 나타나는 오토바이는 감지할 수 없으므로, 오토바이 감지 장치로서는 부족한 점이 있었다.
이에 차량에 손쉽게 장착할 수 있으면서도, 차량의 가까이에 갑자기 다가올 수 있는 오토바이의 존재여부를 사용자에게 알려주는 장치가 필요하다.
본 고안은 종래기술의 문제점을 해결하고자 한 것으로, 차량의 외부에서 발생하는 소음을 가청주파수대역의 음향을 집음할 수 있는 소리 인식 센서(예 : 마이크)를 이용하여 집음한 뒤, 상기 집음한 소음 중에 오토바이 엔진 소음이 있는지를 판별하여, 상기 차량의 주변에 오토바이가 있을 때, 사용자에게 경보하는 장치를 제안하는 것을 목적으로 한다.
이에 본 고안은 장치를 장착한 차량의 외부에서 발생하는 소음을 인지할 수 있는 센서를 포함하는 소음감지부, 상기 소음감지부에서 생성하는 차량의 외부 소 음에 대해 생성한 소음 데이터를 통해 상기 소음 데이터 안에 오토바이 엔진 소음이 있는지를 판별하는 제어부 및 상기 제어부에서 오토바이 엔진 소음이 있다고 판별한 경우 상기 오토바이의 존재를 사용자에게 알리기 위한 표시부를 포함하는 오토바이 경보 장치를 제안하는 데에 그 목적이 있다.
또한 상기 차량의 외부 소음에서 오토바이 엔진 소음을 구분해내기 위하여, 상기 소음감지부에서 생성하는 소음데이터에 포함되는 오토바이 엔진이 갖는 주파수대역에서의 진폭의 변화를 통해 오토바이가 있음을 감지해내는 오토바이 경보장치를 제안하는 데에 그 목적이 있다.
본 고안은 상기 목적을 달성하기 위한 것으로, 차량의 앞쪽, 뒤쪽, 오른쪽, 왼쪽 중 어느 하나 이상을 포함하는 부분에 있어 외부에 노출되는 위치에 적어도 하나 이상이 구성되며, 상기 차량 외부에서 발생하는 가청주파수 대역의 차량 외부 소음를 집음하며, 상기 집음한 차량 외부 소음을 아날로그 시간 영역 소음데이터로 생성하는 소음감지부; 상기 아날로그 시간 영역 소음데이터를 분석할 수 있도록 주파수 영역으로 변환하고, 오토바이 소음이 갖는 주파수 대역의 진폭 변화를 분석함으로서 상기 주파수 영역으로 변환한 소음 데이터에 오토바이 소음이 있는지를 판별하여, 상기 차량의 주변에 오토바이가 있는지를 판단하는 제어부; 및 상기 제어부가 상기 차량의 주변에 오토바이가 있는 것으로 판단한 경우, 상기 차량의 사용자에게 차량 주변에 위치한 오토바이의 존재를 알려주는 표시부; 를 포함하는 차량 용 오토바이 경보 장치를 제안한다.
상기 소음감지부는 전방향의 음향을 집음할 수 있는 무지향성 마이크, 집음하는 방향의 음향이 주로 집음되고 그 외의 방향에서 발생하는 음향은 약하게 집음되는 단일지향성 마이크, 상기 단일 지향성 마이크 중 상기 집음하는 각도가 현저히 작은 초지향성 마이크 및 서로 상반되는 양 방향의 음향을 집음하고 그 외의 방향에서 발생되는 음향은 약하게 집음되는 양방향성 마이크 중 어느 하나를 포함하는 조합인 것이 바람직하다.
상기 차량용 오토바이 경보 장치의 제어부는 소음감지부에서 생성된 아날로그 시간 영역 소음 데이터를 디지털 시간 영역 소음 데이터로 변환하는 A/D 컨버터(Analog/Digital Converter)및, 상기 디지털 시간 영역 소음 데이터(Time Domain)를 FFT(fast fourier transform)를 이용하여 주파수 영역 소음 데이터(Frequency Domain)로 변환하고, 주파수 영역 소음 데이터에 포함된 오토바이 소음이 갖는 주파수 대역의 진폭을 검토하여 상기 오토바이 소음이 갖는 주파수 대역의 진폭과 기준값을 비교함으로서 상기 차량의 주변에 오토바이가 있는지를 검토하고, 만약 차량의 주변에 오토바이가 있는 경우에 오토바이가 있다는 내용의 데이터를 생성하고 표시부에 전송하는 디지털 신호 처리 장치(Digital Signal Processor : DSP) 또는 초소형 연산처리장치(Micro-processing unit : MPU)를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 오토바이 소음이 갖는 주파수 대역의 진폭과 기준값을 비교함에 있어, 상기 오토바이 소음이 갖는 주파수 대역의 진폭중 최대값, 최소값 또는 평균값중 어느 하나를 선택하여 상기 기준값과 비교하는 것이 더욱 바람직하다. 또한 상기 기준값은 오토바이가 없을 때 도로 소음을 측정하여 생성되는 가청주파수 대역(20-20000㎐)의 진폭의 최대값 또는 평균값, 오토바이가 없을 때 도로 소음을 측정하여 생성되는 20-500㎐ 주파수 대역의 진폭의 최대값 또는 평균값, 오토바이가 없을 때의 도로 소음을 측정하여 생성되는 오토바이 소음이 갖는 주파수 대역의 진폭의 최대값, 최소값 또는 평균값 중 어느 하나인 것이 더욱 바람직하다.
또한 상기 제어부는 차량의 앞쪽, 뒤쪽, 오른쪽, 왼쪽 중 어느 하나 이상을 포함하는 부분에 있어 외부에 노출되는 위치에 적어도 둘 이상이 구성되는 소음 감지부에서 생성되는 각각의 아날로그 시간 영역 소음 데이터를 주파수 시간 영역 소음 데이터로 변환한 후, 상기 각각의 주파수 시간 영역 소음 데이터 중 어느 하나라도 오토바이 소음이 갖는 주파수 대역의 진폭이 기준값보다 큰 경우에 상기 차량의 주변에 오토바이가 있다는 내용의 데이터를 생성하여 표시부에 전송하는 것이 바람직하다. 더욱 바람직하게는 상기 차량의 앞쪽, 뒤쪽, 오른쪽, 왼쪽 중 어느 하나의 부분에만 소음 감지부를 구성함에 있어, 상기 소음 감지부는 무지향성 마이크를 포함하는 것일 수 있다. 또한 상기 차량의 앞쪽 및 뒤쪽 또는 오른쪽 및 왼쪽 부분에 소음감지부를 구성함에 있어, 상기 소음 감지부는 단일지향성 마이크 또는 양방향성 마이크 중 적어도 어느 하나 이상을 포함하는 것일 수 있다. 또한 상기 차량의 앞쪽, 뒤쪽, 오른쪽 및 왼쪽 등 전 부분에 대하여 소음 감지부를 구성함에 있어, 상기 소음 감지부는 초지향성 마이크를 포함하는 것일 수 있다.
상기 차량용 오토바이 경보 장치의 표시부는 상기 차량을 사용하는 사용자가 차량 주변에 오토바이가 있음을 인지할 수 있도록, 상기 차량 사용자의 위치에 근접하도록 구성하며, 제어부에서 생성되는 차량의 주변에 오토바이가 있는 경우에 오토바이가 있다는 내용의 데이터를 수신한 경우에 상태가 변화하는 것이 바람직하다.
더욱 바람직하게는, 상기 표시부는 빛을 발생시킴으로서 상태가 변화하는 LED, LCD, 램프(LAMP)중 어느 하나 이상, 소리를 발생시킴으로서 상태가 변화하는 스피커를 포함할 수 있다. 또한 상기 표시부는 제어부에서 전송한 오토바이 소음가 있다는 내용의 데이터를 수신하였을 때, 문이 자동으로 잠기는 자동잠금장치를 포함하는 것일 수 있다.
상기 오토바이 소음이 갖는 주파수 대역은 100±50㎐인 것이 바람직하다.
또한 상기 도로 소음을 집음하여 생성되는 아날로그 시간 영역 소음 데이터에 포함될 수 있는 노이즈(noise : 잡음) 및 분석에 필요없는 주파수 대역를 제거하기 위하여, 저역 통과 여파기(Low Pass Filter : LPF), 고역 통과 여파기(High Pass Filter :HPF) 및 대역 통과 여파기 (Band Pass Filter: BPF) 중 어느 하나 이상을 추가적으로 포함하는 것이 바람직하다.
이하에는 첨부한 도면을 참고하여, 본 고안은 보다 상세히 설명한다.
도 2는 본 고안의 구성도를 도시한 것이며, 도 3은 본 고안에서 제안하는 차량용 오토바이 경보 장치를 차량에 장착한 모습을 예시적으로 도시한 것이다.
도 2 및 도 3에 도시한 바와 같이, 본 고안에서 제안하는 차량용 오토바이 경보 장치는 소음감지부(10), 제어부(20) 및 표시부(30)를 포함한다.
상기 소음 감지부(10)는 음향을 집음하는 센서를 포함하며, 상기 음향을 집음하는 센서는 일반적으로 마이크(Microphone)를 사용한다. 일반적으로 사용되는 마이크는 집음하려는 소리의 폭(지향성)에 따라 여러 가지로 나뉜다. 상기 지향성이란 소리, 전파, 빛 등의 송수신에 있어, 그것들의 장치특성이 특정 방향에서 강한 성질을 나타내는 현상을 뜻한다. 보다 자세히 설명하면, 텔레비전의 수신 안테나를 회전하면 어떤 방향에서 가장 선명한 화상을 얻게 되는데, 이와 같이 수신 안테나의 입력 감도나 발사전파의 강도 또는 마이크의 감도 등이 방향에 따라 특성이 현저하게 달라지는 성질을 말한다. 송신의 경우에는 에너지가 그 방향으로 집중되므로 능률이 좋아지는 점과, 수신의 경우는 다른 방향에서 잡음이 들어오기 힘든 점 등의 특징이 있다.
마이크는 지향성에 따라 무지향성 마이크(전지향성 마이크), 단일 지향성 마이크, 초지향성 마이크 및 양방향성 마이크(쌍지향성 마이크)로 구분할 수 있다. 도 4는 상기 마이크의 지향성에 관하여 도시한 것이다.
무지향성 마이크는 도 4a에 도시한 바와 같이, 모든 방향에서 나오는 소리를 모두 균일한 크기(감도)로 집음하는 특성을 가지고 있다. 따라서 집음해야하는 특정 소리 뿐만 아니라, 주변의 모든 소음까지 녹음이 되는 단점이 있으나, 반면 집음된 소리가 울리지 않는다(잔향이 없다)는 장점이 있다.
단일 지향성 마이크는 특정한 방향에서 나오는 소리(음원)에만 민감한 반응 을 보이는 특성이 있다. 상기 특정한 방향을 벗어날 수록 반응이 작아지기 때문에 소음이 많은 곳에서 특정소리만을 집음하는데 아주 유용하게 사용된다. 상기 단일 지향성 마이크는 도 4b에 도시한 바와 같이, 집음하는 각도가 마이크가 향하는 방향에서 약 90°인 것에 반해, 특정하게 좁은 각도에서의 소리만 집음하기 위해 만들어진 초지향성 마이크는 도 4c에 도시한 바와 같이, 집음하는 각도가 약 10~20°정도밖에 되지 않는다. 이에 주변의 소음에 영향을 받지 않고 어느 특정한 소리만 집음할 때 아주 효과적으로 사용된다.
마지막으로 양방향성 마이크(쌍지향성 마이크)는 지향 축과 그 반대 축 즉 양축 모두 감도가 높고 그 측면은 감도가 매우 낮은 감도를 갖는 특성이 있으며, 쌍지향(양지향)성 또는 전후지향성이라고도 불린다. 쌍지향성 마이크는 도 4d에 도시한 바와 같이, 8자 모양의 지향패턴을 가지므로, 섬세한 음원의 수음 등 고급용으로 사용되고 있다.
본 고안에서 제안하는 차량용 오토바이 경보 장치의 소음 감지부는 차량에 설치하는 위치 및 설치 개수에 따라 특성이 맞는 지향성 마이크를 선택하는 것이 바람직하다. 만약 소음 감지부의 마이크를 차량의 앞쪽 및 뒤쪽 또는 측면을 향하여 설치한다면, 상기 마이크는 집음하는 외부의 소음이 차량의 엔진소리에 의해 간섭되는 것을 방지하기 위하여, 차량의 앞쪽 또는 뒤쪽의 소음만을 효과적으로 집음할 수 있도록 단일 지향성 마이크를 사용하는 것이 바람직할 것이다. 그러나 만약 하나의 마이크만을 포함하는 소음 감지부를 갖는 차량용 오토바이 경보 장치라면, 전 방향에서 발생하는 소음을 수집할 수 있도록 무지향성 마이크를 사용하는 것이 바람직할 것이다.
그러나 상기는 예시일 뿐이며, 상기 설명한 바와 같이, 본 고안에서 제안하는 차량용 오토바이 경보 장치는 소음 감지부가 포함하는 마이크의 개수 및 차량에 설치되는 위치 등을 고려하여 적합한 지향성을 갖는 마이크를 사용하는 것이 바람직하다. 또한 차량에 설치되는 위치에 따라 지향성이 다른 마이크를 혼용하여 사용하는 것도 가능하다.
상기 소음감지부(10)로 사용되는 마이크는 차량의 외부에 노출되는 위치에 구성할 수 있으므로, 소형인 것이 더욱 바람직하다.
상기 소음 감지부에서 집음하는 소음은 아날로그 신호형태를 갖고 있다. 그러나 본 고안에서 제안하는 차량용 오토바이 경보 장치는 오토바이의 엔진소음이 갖는 주파수 대역에서의 진폭변화를 통해 오토바이를 감지하므로, 상기 소음 감지부에서 집음한 소리 데이터(이하, 아날로그 시간 영역 소음 데이터)를 주파수 영역으로 변환하여야 한다.
도 5a는 아날로그 시간영역의 신호이며, 도 5b는 상기 도 5a의 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환한 것을 도시한 것이고, 도 5c는 상기 도 5b의 디지털 신호를 주파수 영역의 신호로 변환한 것을 도시한 것이다.
시간 영역 아날로그 신호(도 5a)는 푸리에 변환(Fourier Transform)을 통해 주파수 영역으로 바꾸어야 신호의 계산 및 비교 분석이 용이해진다. 상기 푸리에 변환(Fourier Transform)이란 시간영역(Time Domain)으로 나타나는 신호를 여러 종 류의 주파수의 합으로 나타낼 수 있다는 이론이다. 상기 푸리에 변환은 아날로그 신호를 샘플링한 후(도 5b), 푸리에 변환하여 주파수 영역(Frequency Domain)으로 변환시킨다(도 5c). 상기 푸리에 변환에는 상기 샘플링한 모든 신호를 푸리에 변환하는 방식인 DFT(Discrete Fourier Transform)와, 상기 DFT(Discrete Fourier Transform)가 계산을 수행하는 데에 오랜 시간이 걸리는 단점을 가지는 것을 착안하여, 샘플링한 신호 중 필요한 신호만을 푸리에 변환한 후 나머지 신호는 예상치를 적용하는 방법인 FFT(Fast Fourier Transform)를 예로 들 수 있다. 본 고안에서 제안하는 차량용 오토바이 경보 장치는 빠르게 수집된 신호를 분석하여야 하므로, FFT를 사용하는 것이 바람직하다.
도 2에 도시한 바와 같이, 본 고안에서 제안하는 차량용 오토바이 경보 장치는 아날로그 신호로 수집되는 차량 외부의 소음을 제어부(20)에서 FFT변환을 수행하기 전에 디지털 신호로 변환하는 과정을 수행하는 A/D컨버터(Analog / Digital Converter)(21)를 포함한다. 상기 아날로그 시간 영역 소음 데이터는 아날로그 신호이기 때문에 주파수 영역으로 바꾸는 과정 및 분석을 할 수 없다. 따라서 제어부(20)에서 상기 소음에 대한 데이터를 계산 및 분석할 수 있도록 즉, 이산연산이 가능하도록 샘플링하는 과정이 필요한데, 상기 샘플링은 A/D 컨버터에서 수행된다.
상기 소음 감지부에서 감지한 소음에 대해 생성되는 아날로그 시간영역 소음데이터는 상기 A/D컨버터(Analog / Digital Converter)를 통해 샘플링(Sampling) 되어 디지털 시간 영역 소음 데이터로 변환되며, 상기 디지털 시간 영역 소음 데이터는 제어부(20)에서 FFT를 이용하여 주파수 영역 소음 데이터로 변환된다.
본 고안에서 제안하는 차량용 오토바이 경보 장치에서 사용되는 제어부(20)는 앞서 설명한 바와 같이, 아날로그 시간 영역 소음 데이터를 샘플링하여 디지털 시간 영역 소음 데이터로 변환하는 A/D 컨버터와 상기 디지털 시간 영역 소음 데이터를 주파수 영역 소음 데이터로 변환하기 위한 FFT 및 상기 주파수 영역 소음 데이터에 포함된 주파수 중 오토바이 엔진소음이 갖는 주파수 대역에서의 진폭과 기준값의 비교를 수행하는 프로세서(Processor)를 포함한다.
상기 제어부(20)에 포함되는 프로세서로 사용될 수 있는 것으로는 초소형 연산처리장치(microprocessing unit : MPU) 및 디지털 신호 처리장치(digital signal processor : DSP)를 예로 들 수 있다. 상기 DSP는 장치의 원가절감을 위하여 제어부(20)의 프로세서로서 더욱 바람직하다.
상기 DSP는 아날로그 신호를 A/D컨버터를 통해 변환하여 얻어진 디지털 데이터에 대해 대수적인 연산을 함으로서, 필터링이나 스펙트럼분석등의 신호처리를 할 수 있도록 상기 디지털 데이터를 수학적으로 빨리 계산할 수 있는 연산 전문 반도체이다. 물론 MPU에서도 상기 수학 연산을 수행할 수 있으나, 전문적으로 수학 연산만을 수행하는 DSP에 비해 속도가 느리다. DSP는 디지털 신호를 고속으로 처리하기 위하여, 덧셈, 뺄셈, 곱셈 등의 반복 연산을 고속으로 처리할 수 있는 회로를 포함하고 있다. 처음에는 매우 제한적으로 사용되었으나, 최근에는 그 사용범위가 매우 넓어져, 음성신호를 디지털신호로 변환하는 음성 코딩에 사용되어, 디지털 이동통신, 자동 응답기, 화상 전화기 및 멀티미디어 각종 부분에 사용된다. 또한 수학 연산을 전문으로 하므로, 3차원 영상처리 및 애니메이션 분야에도 사용되며, 소 형의 기계장치도 제어할 수 있다. 또한 통신을 위한 디지털 필터로서도 작용되며, MPU와 함께 사용하여 상기 MPU의 처리량을 줄여주는 역할도 수행한다.
도 6 내지 도 8은 오토바이가 없을 때의 도로 소음과 오토바이가 지나갈 때의 도로 소음을 비교하기 위하여, 상기 상황에서 수집된 소음을 주파수 영역의 그래프로 도시한 것이다.
도 6a는 오토바이가 지나갈 때의 도로 소음이며, 도 6b는 같은 곳에서 오토바이가 지나가지 않을 때의 도로 소음이다.
80cc 오토바이가 약 20㎞로 주행할 때 측정한 소음을 나타낸 도 6a에서는 약 100±50㎐와 300±50㎐에서 6×105 이상의 진폭이 나타나는 것을 확인할 수 있다. 그러나 같은 장소에서 상기 오토바이가 주행하지 않는 동안의 소음을 나타낸 도 6b는 300±50~60㎐에서만이 6×105 이상의 진폭이 나타나는 것을 확인할 수 있다.
또한 스쿠터가 약 40㎞로 주행할 때 측정한 소음을 나타낸 도 7a에서는 약 100㎐에서 2×105 이상의 진폭이 나타나는 것을 확인할 수 있는 반면, 같은 장소에서 스쿠터가 주행하지 않을 때 측정한 소음을 나타낸 도 7b에서는 100㎐뿐만 아니라 어느 주파수에서도 2×105 이상의 진폭이 나타나지 않는다.
또한 800cc 오토바이가 약 20㎞로 주행할 때 측정한 소음을 나타낸 도 8a에서는 약 80㎐에서 약 3×105 의 진폭이 나타나는 반면, 같은 장소에서 오토바이가 주행하지 않을 때 측정한 소음을 나타낸 도 8b에서는 80㎐ 및 어느 주파수에서도 약 3×105 이하의 진폭을 나타내고 있다.
상기 도 6내지 도 8을 통해, 오토바이가 주행될 때 발생하는 소음은 일반 도로의 소음이 갖는 주파수대역(20-500㎐)과는 다른 약 100±50㎐ 주파수 대역을 갖는다는 것을 확인할 수 있다.
따라서, 오토바이가 발생시키는 소음의 주파수 대역이 도로의 소음이 갖는 주파수 대역과는 다르다는 점을 이용하여, 상기 오토바이 소음의 주파수 대역에서 진폭이 크게 변화한다면, 상기 차량용 오토바이 경보 장치를 장착한 차량의 주변에 오토바이가 주행하고 있다고 판단할 수 있다.
이에 본 고안의 제어부(20)는 소음데이터에 오토바이 소음이 포함되었는지를 판단하는 수단으로서, 상기 주파수 영역 소음 데이터 중 오토바이 엔진 소음이 갖는 주파수 대역에서의 진폭을 기준값을 비교한다.
상기 주파수 영역 소음 데이터에 포함되는 오토바이 엔진 소음이 갖는 주파수 대역은, 앞서 언급한 바와 같이, 오토바이가 주행될 때 변화되는 도로 소음의 주파수 대역인 약 100±50㎐인 것이 바람직하다. 또한 기준값과 비교하는 값으로는 상기 오토바이 소음의 주파수 대역이 갖는 진폭 중 상기 최대값, 최소값 또는 평균값 중 어느 하나일 수 있다.
상기 오토바이 소음이 갖는 주파수 대역이 갖는 진폭과 비교하는 대상이 되는 기준값은 가청주파수(20-20000㎐)가 갖는 진폭의 평균값, 최소값이 될 수 있다. 또는 상기 기준값은 도로의 소음이 갖는 주파수인 20-500㎐가 갖는 진폭의 평균값, 최소값일 수 있다.
또는 상기 기준값은 오토바이가 주행되지 않을 때의 도로의 소음 중 100±50㎐이 갖는 진폭의 최대값 또는 평균값이 될 수 있다. 만약 기준값을 도로의 소음 중 100±50㎐이 갖는 진폭의 최대값 또는 평균값으로 지정한다면, 소음 감지부에서 실시간으로 측정하여, 상기 도로의 소음 중 100±50㎐이 갖는 진폭의 최대값 또는 평균값을 저장해둔 뒤, 상기 저장된 값으로서 기준값을 설정할 수 있다. 또한 오토바이 소음이 갖는 진폭의 최소값을 측정을 통해 결정하여, 상기 결정된 값으로서 기준값을 설정할 수 있다.
그러나 상기는 예시일 뿐, 오토바이 소음이 갖는 주파수 대역을 통해 오토바이를 검출할 수 있는 진폭의 어떤 값 또는 기준값은 본 고안의 목적에 비추어 허용될 수 있다는 것은 명백하다.
상기와 같이, 본 고안에서 제안하는 오토바이 경보 장치의 제어부(20)에서 사용되는 주파수 대역은 한정되어 있으므로, 상기 소음감지부(10)에서 생성되는 아날로그 시간 영역 소음 데이터를 샘플링하기 전에 주파수 대역을 한정할 수 있다. 보다 상세히 설명하면, 상기 아날로그 시간 영역 소음 데이터를 저역 통과 여과기(Low Pass Filter : LPF), 고역 통과 여과기(High Pass Filter : HPF) 또는 대역 통과 여과기(Band Pass Filter : BPF)중 어느 하나 이상을 조합한 구성을 추가적으로 포함하여, 오토바이 검출에 필요한 주파수 대역만을 샘플링하여 제어부(20)에 전송할 수 있다. 상기 저역 통과 여과기(LPF)는 특정 주파수 이하의 신호만 통과시 키며, 반대로 고역 통과 여과기(HPF)는 특정 주파수 이상의 신호만 통과시킨다. 상기 대역 통과 여과기(BPF)는 원하는 주파수 대역의 신호를 통과시켜서 사용되는 주파수를 국한시킨다. 따라서 상기 저역 통과 또는 고역 통과 여과기를 사용하게 되면, 기타 노이즈(noise : 잡음)를 제거할 수 있는 장점이 있으며, 상기 대역 통과 여과기를 사용하면 샘플링 및 FFT를 수행하는 주파수 대역이 한정됨으로서 연산이 줄어들어 프로세서의 부담이 줄어들고 연산 시간이 감소할 수 있는 장점이 있다.
도 9는 차량용 오토바이 경보 장치가 상기 차량의 주변에 오토바이가 있음을 감지하고, 이를 사용자에게 알리는 것를 순차적으로 나타낸 순서도이다.
우선 차량용 오토바이 경보 장치는 상기 장치에 포함된 소음 감지부에 의해 상기 장치를 장착한 차량의 외부에서 발생하는 소음을 집음한다. 상기 집음된 소음은 아날로그 신호이므로, 소음 감지부는 상기 집음된 소음을 연속되는 신호인 아날로그 시간영역 소음 데이터로 생성한다.
또한 상기 아날로그 시간 영역 소음 데이터는 노이즈(noise : 잡음)의 제거 및 프로세서의 부담경감을 위하여 아날로그 시간 영역의 시간 영역 소음 데이터의 주파수를 한정하는 LPF, HPF 또는 BPF 을 수행하는 단계를 추가적으로 포함하는 것이 바람직하다. 상기 LPF는 일정 주파수 이하의 주파수 대역만을 통과시키는 여과기이고, 반대로 상기 HPF는 일정 주파수 이상의 주파수 대역만을 통과시키는 여과기이다. 또한 상기 BPF는 특정한 주파수 대역을 통과시키는 여과기이다. 따라서 상기 LPF 또는 HPF를 사용함으로서 아날로그 시간 영역 소음 데이터에 포함된 노이즈 를 제거할 수 있다. 또한 상기 BPF를 사용하게 되면, 이후 설명하게 될 분석에 필요한 주파수 대역만을 샘플링 및 FFT를 수행할 수 있어, 프로세서의 부담이 경감되며, 처리 속도가 증가되게 된다.
상기 아날로그 시간영역 소음 데이터는 주파수 영역에서의 분석을 수행할 수 있도록 주파수 영역으로 변환시키기 위하여, A/D 컨버터에서 샘플링 작업을 통해 디지털 시간영역 소음데이터로 변환된다. 상기 샘플링은 나이키스트(Nyquist)의 표본화 정리에 의하여 샘플링할 주파수의 최대값의 두배를 샘플링 주파수로 하는 것이 바람직하다. 즉, 일 주기동안 적어도 두 번 이상의 표본채집을 하여야 한다는 뜻이며, 예를들면 아날로그 시간 영역 소음 데이터의 최대 주파수가 500㎐라면 샘플링 주파수는 1000㎐ 이상이어야 한다.
상기 A/D컨버터에 의해 변환된 디지털 시간 영역 소음 데이터는 제어부(20)로 전송되며, 상기 제어부(20)는 디지털 시간영역 소음 데이터를 FFT(Fast Fourier Transform)을 이용하여 주파수 영역 소음데이터로 변환시킨다. 또한 상기 제어부(20)는 주파수 영역 소음 데이터에서 오토바이 소음이 갖는 주파수 대역이 갖는 진폭이 기준값보다 높은지를 판단한다.
상기 오토바이 소음이 갖는 진폭과 기준값은 앞서 제어부에서 설명한 바와 같다.
상기 설명한 바와 같이, 제어부(20)는 디지털 시간영역 소음 데이터를 주파수 영역 소음 데이터로 변환하고, 상기 변환된 주파수 영역 소음 데이터 중 오토바 이 소음의 진폭와 기준값을 비교한다. 상기 비교를 통해 만약 주파수 영역 소음 데이터의 오토바이 소음의 주파수 영역에서의 진폭이 더 크다면, 차량용 오토바이 경보 장치를 장착한 차량의 주변에 오토바이가 있는 것으로 판단하고, 오토바이가 있다는 내용의 데이터를 생성하여 이를 표시부에 전달한다.
또한 차량의 주변에 오토바이가 있다는 내용의 상기 데이터를 생성함에 있어서, 상기 아날로그 시간 영역 소음 데이터를 생성하는 소음 감지부는 차량 외부에서 발생하는 소음에 대해 차량의 앞,뒤,좌,우측 등 각 부분에서 측정하도록, 적어도 하나 이상이 상기 차량의 각 부분의 외부에 노출되도록 구성될 수 있으므로, 상기 하나 이상의 소음 감지부에 의해 적어도 하나 이상의 아날로그 시간 영역 소음 데이터가 생성될 수 있다. 만약 둘 이상의 아날로그 시간 영역 소음 데이터가 생성된다면, 상기 아날로그 시간 영역 소음 데이터에 대하여 각각 분석한다. 즉, 상기 둘 이상의 아날로그 시간 영역 소음 데이터에 대하여 각각 샘플링 및 FFT를 수행하고, 이에 생성되는 적어도 하나 이상의 주파수 영역 소음 데이터에 대하여 각각 오토바이 소음의 주파수 대역이 갖는 진폭을 판단하며, 만약 하나라도 오토바이 소음의 주파수 대역이 갖는 진폭이 기준값보다 크다면, 차량의 주변에 오토바이가 있다는 내용의 데이터를 생성하여 이를 사용자에게 경보한다.
상기 제어부(20)는 오토바이가 있다는 내용의 데이터를 생성한 후에는, 상기 생성된 데이터를 표시부에 전송한다. 상기 표시부는 오토바이가 있음을 사용자에게 알리는 부분으로서, 상기 데이터에 의해 상태가 변화할 수 있는 모든 장치로서 구성할 수 있음은 자명하다.
바람직하게는, 상기 표시부는 상기 제어부(20)에서 전송한 오토바이가 있다는 내용의 데이터에 의해 빛을 냄으로서 상태가 변화하는 LED, LCD 및 램프(LAMP)등의 발광장치를 포함할 수 있다. 또한 상기 오토바이가 있다는 내용의 데이터에 의해 소리를 발생함으로서 상태가 변화하는 스피커를 포함할 수 있다.
또한 상기 표시부는 상기 오토바이가 있다는 내용의 데이터를 수신하면, 사용자가 차량밖으로 나가서 오토바이에 의해 사고가 나는 것을 방지할 수 있도록, 자동으로 차량의 문을 잠그는 자동잠금장치를 포함하는 것이 바람직하다. 상기 자동잠금장치는 차량의 문이 열리는 것을 감지하는 감지센서를 포함할 수 있다.
본 고안은 차량에 장착하여 차량외부에 오토바이가 있음을 경보할 수 있는 차량용 오토바이 경보장치를 제안하며, 상기 차량용 오토바이 경보장치는 가청주파수 영역의 소음을 집음하는 소음감지부(10), 상기 소음감지부에서 집음한 소음에 대하여 분석하여 상기 소음 중에 오토바이 소음이 있는지를 판단하는 제어부 및 상기 제어부(20)에서 오토바이 소음이 있다고 판단한 경우, 오토바이의 존재여부를 사용자에게 알리기 위한 표시부를 포함한다. 이에 상기 차량용 오토바이 경보장치는 차량 사용시(운전시)에 위험한 장애물이며, 운전자의 사각지대에 위치하여 사용자가 인지하지 못할 수 있는 오토바이를 감지하고, 상기 차량의 주변에 위치한 오토바이의 유무를 사용자에게 알림으로서, 사용자가 오토바이에 대해 주의하도록 도울 수 있다.
본 고안에서 제안하는 차량용 오토바이 경보 장치는 소음을 집음하는 소음감지부, 상기 소음 감지부에서 생성된 아날로그 시간영역 소음 데이터를 통해 소음에 오토바이 소음이 포함되어 있는지를 판단하는 제어부 및 오토바이 존재여부를 사용자에게 알리는 표시부를 포함하여, 도로의 소음과는 다른 주파수 대역을 갖는 오토바이 소음을 통해, 차량의 운행시, 주정차시 및 사용자의 승하차시에 좁은 길에서 운행될 수 있으면서도, 빠른 속도로 운행될 수 있는 오토바이에 의한 사고를 방지할 수 있는 장점이 있다.
또한 주의가 태만해진 차량의 사용자에게 오토바이의 존재여부를 알리고, 차량의 사용자의 사각지대에서 갑자기 나타날 수 있는 오토바이의 존재여부를 알림으로서, 사고를 예방할 수 있는 장점이 있다. 이에 오토바이와 차량의 사고에서 불리한 입장에 놓일 수 있는 차량 운전자의 재산 피해 및 인명 피해와 오토바이 운전자의 인명 피해를 감소시킬 수 장점이 있다.

Claims (16)

  1. 차량의 앞쪽, 뒤쪽, 오른쪽, 왼쪽 중 어느 하나 이상을 포함하는 부분에 있어 외부에 노출되는 위치에 적어도 하나 이상이 구성되며, 상기 차량 외부에서 발생하는 가청주파수 대역의 차량 외부 소음를 집음하며, 상기 집음한 차량 외부 소음을 아날로그 시간 영역 소음데이터로 생성하는 소음감지부;
    상기 아날로그 시간 영역 소음데이터를 분석할 수 있도록 주파수 영역으로 변환하고, 100±50㎐ 주파수 대역에서 오토바이가 있을 때의 진폭과 오토바이가 없을 때 도로 소음을 측정하여 생성되는 주파수 대역의 진폭의 최대값 또는 평균값을 비교하여 상기 주파수 영역으로 변환한 소음 데이터에 오토바이 소음이 있는지를 판별하여, 상기 차량의 주변에 오토바이가 있는지를 판단하는 제어부; 및
    상기 제어부가 상기 차량의 주변에 오토바이가 있는 것으로 판단한 경우, 상기 차량의 사용자에게 차량 주변에 위치한 오토바이의 존재를 알려주는 표시부; 를 포함하는 차량용 오토바이 경보 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 소음감지부는 전방향의 음향을 집음할 수 있는 무지향성 마이크, 집음하는 방향의 음향이 주로 집음되고 그 외의 방향에서 발생하는 음향은 약하게 집음되는 단일지향성 마이크, 상기 단일 지향성 마이크 중 상기 집음하는 각도가 현저히 작은 초지향성 마이크 및 서로 상반되는 양 방향의 음향을 집음하고 그 외의 방 향에서 발생되는 음향은 약하게 집음되는 양방향성 마이크 중 어느 하나이상을 포함하는 조합인 것을 특징으로 하는 차량용 오토바이 경보 장치.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 제어부는
    소음감지부에서 생성된 아날로그 시간 영역 소음 데이터를 디지털 시간 영역 소음 데이터로 변환하는 A/D 컨버터(Analog/Digital Converter)및,
    상기 디지털 시간 영역 소음 데이터(Time Domain)를 FFT(fast fourier transform)를 이용하여 주파수 영역 소음 데이터(Frequency Domain)로 변환하고, 주파수 영역 소음 데이터에 포함된 오토바이 소음이 갖는 주파수 대역의 진폭을 검토하여 상기 오토바이 소음이 갖는 주파수 대역의 진폭과 기준값을 비교함으로서 상기 차량의 주변에 오토바이가 있는지를 검토하고, 만약 차량의 주변에 오토바이가 있는 경우에 오토바이가 있다는 내용의 데이터를 생성하고 표시부에 전송하는 디지털 신호 처리 장치(Digital Signal Processor : DSP) 또는 초소형 연산처리장치(Micro-processing unit : MPU)를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 오토바이 경보 장치.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 오토바이 소음이 갖는 주파수 대역의 진폭과 기준값을 비교함에 있어, 상기 오토바이 소음이 갖는 주파수 대역의 진폭중 최대값, 최소값 또는 평균값중 어느 하나를 선택하여 상기 기준값과 비교하는 것을 특징으로 하는 차량용 오토바 이 경보 장치.
  5. 제 3항에 있어서,
    상기 기준값은 오토바이가 없을 때 도로 소음을 측정하여 생성되는 가청주파수 대역(20-20000㎐)의 진폭의 최대값 또는 평균값인 것을 특징으로 하는 차량용 오토바이 경보 장치.
  6. 제 3항에 있어서,
    상기 기준값은 오토바이가 없을 때 도로 소음을 측정하여 생성되는 20-500㎐ 주파수 대역의 진폭의 최대값 또는 평균값인 것을 특징으로 하는 차량용 오토바이 경보 장치.
  7. 제 3항에 있어서,
    상기 기준값은 오토바이가 없을 때의 도로 소음을 측정하여 생성되는 오토바이 소음이 갖는 주파수 대역의 진폭의 최대값, 최소값 또는 평균값인 것을 특징으로 하는 차량용 오토바이 경보 장치.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 제어부는 차량의 앞쪽, 뒤쪽, 오른쪽, 왼쪽 중 어느 하나 이상을 포함하는 부분에 있어 외부에 노출되는 위치에 적어도 둘 이상이 구성되는 소음 감지부 에서 생성되는 각각의 아날로그 시간 영역 소음 데이터를 주파수 시간 영역 소음 데이터로 변환한 후, 상기 각각의 주파수 시간 영역 소음 데이터 중 어느 하나라도 오토바이 소음이 갖는 주파수 대역의 진폭이 기준값보다 큰 경우에 상기 차량의 주변에 오토바이가 있다는 내용의 데이터를 생성하여 표시부에 전송하는 것을 특징으로 하는 차량용 오토바이 경보 장치.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 차량의 앞쪽, 뒤쪽, 오른쪽, 왼쪽 중 어느 하나의 부분에만 소음 감지부를 구성함에 있어, 상기 소음 감지부는 무지향성 마이크를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 오토바이 경보 장치.
  10. 제 8항에 있어서,
    상기 차량의 앞쪽 및 뒤쪽 또는 오른쪽 및 왼쪽 부분에 소음감지부를 구성함에 있어, 상기 소음 감지부는 단일지향성 마이크 또는 양방향성 마이크 중 적어도 어느 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 오토바이 경보 장치.
  11. 제 8항에 있어서,
    상기 차량의 앞쪽, 뒤쪽, 오른쪽 및 왼쪽 등 전 부분에 대하여 소음 감지부를 구성함에 있어, 상기 소음 감지부는 초지향성 마이크를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 오토바이 경보 장치.
  12. 제 1항에 있어서,
    상기 표시부는 상기 차량을 사용하는 사용자가 차량 주변에 오토바이가 있음을 인지할 수 있도록, 상기 차량 사용자의 위치에 근접하도록 구성하며, 제어부에서 생성되는 차량의 주변에 오토바이가 있는 경우에 오토바이가 있다는 내용의 데이터를 수신한 경우에 상태가 변화하는 것을 특징으로 하는 차량용 오토바이 경보 장치.
  13. 제 12항에 있어서,
    상기 표시부는 빛을 발생시킴으로서 상태가 변화하는 LED, LCD, 램프(LAMP)중 어느 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 오토바이 경보 장치.
  14. 제 12항에 있어서,
    상기 표시부는 소리를 발생시킴으로서 상태가 변화하는 스피커를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 오토바이 경보 장치.
  15. 제 12항에 있어서,
    상기 표시부는 제어부에서 전송한 오토바이 소음가 있다는 내용의 데이터를 수신하였을 때, 문이 자동으로 잠기는 자동잠금장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 오토바이 경보 장치.
  16. 제 1항에 있어서,
    상기 도로 소음을 집음하여 생성되는 아날로그 시간 영역 소음 데이터에 포함될 수 있는 노이즈(noise : 잡음) 및 분석에 필요없는 주파수 대역를 제거하기 위하여, 저역 통과 여파기(Low Pass Filter : LPF), 고역 통과 여파기(High Pass Filter :HPF) 및 대역 통과 여파기 (Band Pass Filter: BPF) 중 어느 하나 이상을 추가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 오토바이 경보 장치.
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